智能機器人比賽對促進學生個性發(fā)展的價值分析及其輔導策略

李偉

摘 要：中小學智能機器人比賽以其多樣性、綜合性、創(chuàng)新性、實踐性、競爭性、發(fā)展性的特點，在促進學生個性發(fā)展中具有重要作用，可以提升學生的思維品質、學生的實踐能力、學生合作能力、學生的語言表達能力、學生的抗挫折能力、學生的學習力。在輔導中要注重使活動形成良性循環(huán)、學生培養(yǎng)的綜合性、學習內容的針對性、教學方式的多樣性。

關鍵詞：智能機器人比賽；學生個性發(fā)展；輔導策略

中圖分類號：G633.67 文獻標志碼：A 文章編號：1673-8454（2018）17-0037-04

中小學智能機器人比賽是指學生利用所掌握的機械知識、電子技術、算法與程序設計等技術，通過硬件搭建、軟件編程、調試修改等過程，制作智能機器人，并利用智能機器人完成特定的、具有挑戰(zhàn)性的項目。自從本世紀初以來，其在中小學信息技術學科教育、學生科技活動開展、人工智能選修課程開設開發(fā)等方面，已經(jīng)形成了深遠的影響。智能機器人比賽對促進學生個性發(fā)展方面具有獨特的價值，對學生的成長具有不可替代的作用。

一、中小學智能機器人比賽的特點

1.多樣性

中小學智能機器人比賽開展的時間不長，但在賽事、比賽年段、比賽項目、解決方案等方面已逐漸呈現(xiàn)出多樣化發(fā)展的態(tài)勢。

賽事多。目前國內較有影響力的賽事有中央電教館組織的“中小學生智能機器人比賽”、中國科學技術協(xié)會主辦的“中國青少年機器人競賽”，以及為了參加全國比賽而進行的各級各類相關選拔賽。較有影響力的國際比賽有“國際奧林匹克機器人大賽”、“BotBall 國際機器人大賽”、“VEX機器人世界錦標賽”、“WER 世界教育機器人大賽”、“青少年機器人世界杯—RoboCup Junior”。此外，還有多種非官方組織的中小學智能機器人賽事。

比賽年段多。如“中小學生智能機器人比賽”、 “中國青少年機器人競賽”均包括小學、初中、高中各個年段。

比賽項目多。如目前“中小學生智能機器人比賽”涵蓋了機器人滅火、機器人足球（一對一、二對二）、能力風暴WER能力挑戰(zhàn)賽、納茵特智能挑戰(zhàn)賽、西覓亞FLL工程挑戰(zhàn)賽、中鳴超級軌跡賽、虛擬機器人比賽、人型機器人全能挑戰(zhàn)賽、BotBall競賽、二對二機器人籃球等10項賽事。學生可根據(jù)不同的年齡段、興趣愛好、優(yōu)勢特長，選擇參與適合自己的項目。

解決方案多。為了完成比賽項目，學生可以選擇不同的策略制定解決方案。如為了提高比賽的穩(wěn)定性，可以選擇更穩(wěn)健的方案；為了取得最好的成績，可以選擇相對比較“冒險”的方案；也可以選擇穩(wěn)健的方案與比較“冒險”的方案相結合的策略。

賽事的多樣性為更多的中小學生能參與比賽提供了可能性。

2.綜合性

（1）智能機器人技術具有綜合性。智能機器人技術綜合了機械技術、電子技術、傳感技術、計算機軟硬件技術及人工智能領域的各種最新成果。學生在學習過程中，必然要掌握這些技術，并且要能融會貫通多種技術加以綜合應用，才能取得好的成績。

（2）對學生素質的要求具有綜合性。比賽過程中，學生不僅要完成賽事項目的解決方案，還要考慮比賽策略的綜合應用，比如“全省中小學生智能機器人比賽”的能力風暴WER能力挑戰(zhàn)賽共有17個任務，做任務的順序將直接影響到最終的成績，因此在比賽時，就要綜合考慮多種因素來決定做任務的順序。

（3）項目解決方案具有綜合性。一個優(yōu)秀的項目解決方案，需要綜合考慮項目的要求、項目的得分、智能機器人所采用的結構以及比賽策略等等。比如對智能機器人運行速度的考慮，如果速度太慢，必然會影響到得分，但如果太快，卻有可能使任務失敗。這時候就必須綜合多種因素，來決定運行速度的快慢，使解決方案既能夠順利完成任務，又可以達到最快的速度。

3.創(chuàng)新性

（1）解決方案的創(chuàng)新性。智能機器人比賽的規(guī)則只公布項目要求，而不提供解決方案，必然要求學生要有創(chuàng)新的思維來解決問題，比如材料創(chuàng)新、結構創(chuàng)新、算法創(chuàng)新、策略創(chuàng)新等等。而對于大家都知道的方案，則必須創(chuàng)造性地對方案進行修改與調整，才能在比賽中勝出。

（2）比賽項目的創(chuàng)新性。智能機器人比賽項目每隔一定的時間，都會對原有項目進行調整。比如“西覓亞FLL工程挑戰(zhàn)賽”，每年都會設計新的比賽主題。（見表1）

（3）賽事的主辦方也會適時推出新的比賽項目，如“中鳴超級軌跡賽”、“虛擬機器人（仿真程序）”都是近年來才推出的比賽項目。新項目的推出，對于選手來說，必然要創(chuàng)造性地改進已有的方案，或者重新設計方案。

4.實踐性

智能機器人比賽需要學生動手動腦，是一項實踐性特別強的活動。首先，中小學智能機器人，比較多的是利用所提供的機器人套件，為達成特定的功能，設計智能機器人搭建的方案，最后要親自動手，利用設計方案搭建成實體機器人。其次，硬件搭建完成以后，還需要設計能完成特定項目的軟件方案，并動手編寫程序。第三，在軟硬件設計搭建完成以后，還需要進行調試，觀察能否完成特定的比賽項目，并且要根據(jù)實際情況做出相應的調整、修改才能高效完成比賽項目。第四，在智能機器人項目比賽的過程當中，實踐性也特別強，學生需要在規(guī)則范圍內，發(fā)揮一切主觀能動性，處理好突發(fā)事件，以最佳的狀態(tài)來完成比賽。

5.競爭性

競爭是指個體或群體間力圖勝過或壓倒對方的心理需要和行為活動。智能機器人比賽中的競爭性是顯而易見的。

如機器人足球競賽、機器人籃球競賽這兩個項目，屬于對抗性項目，比賽分上下兩個半場時間，雙方機器人隊員同時上場，在對抗的過程中，比誰進球數(shù)量多來決出勝負，競爭性特別強。再如其他的比賽項目，雖不需要直接對抗，但比賽的最終成績都是與其他選手競爭產生的。另外學校在進行選手選拔的時候，具有競爭性，由于受比賽隊伍及比賽人數(shù)的限制，學生要代表學校參加比賽，必須與其他學習同伴進行競爭。

6.發(fā)展性

隨著以電子技術、計算機技術為代表的信息技術的快速發(fā)展，特別是近年來人工智能技術的迅猛發(fā)展，智能機器人技術也取得了跨越式的發(fā)展。智能機器人比賽的發(fā)展性還表現(xiàn)在主辦方能夠與時俱進，適時調整增減比賽的項目，以及對原有項目不斷進行完善與修改，以期與技術的發(fā)展、社會的進步同步發(fā)展。另外，智能機器人比賽的發(fā)展性還體現(xiàn)在，隨著指導教師、比賽選手經(jīng)驗的不斷積累，對比賽項目解決方案研究的愈加深入，智能機器人比賽也在不斷發(fā)展。

二、智能機器人比賽對促進學生個性發(fā)展的價值分析

1.思維品質的提升

思維品質的實質是個體在思維方面表現(xiàn)出來的個性特征。

（1）提升思維的系統(tǒng)性。在智能機器人比賽中，提升思維的系統(tǒng)性表現(xiàn)在兩個方面：其一是指學生在備戰(zhàn)時，必須綜合考慮智能機器人制作以及比賽的各個環(huán)節(jié)與過程，包括機器人的硬件搭建、程序編寫、調試修改等都需要統(tǒng)籌兼顧、有序進行；其二是指在活動的過程中，學生必須整合各類不同的信息，并加以綜合利用，學生必須同時考慮比賽規(guī)則、環(huán)境條件、自身的實際情況與特長，甚至要考慮到對手的狀況。在不斷的練習與反思中，學生思維的系統(tǒng)性得以提升。

（2）提升思維的靈活性。智能機器人比賽的每一個項目，包括任務的模型、完成任務的時間、完成任務的目標是固定的，而解決方案是靈活多變的。其一表現(xiàn)在學生要善于從不同角度、不同方向進行思考，來設計解決方案；其二表現(xiàn)在學生要能夠自覺利用以往所學習的知識與技能，來設計解決方案；其三表現(xiàn)在學術能夠將已有的解決方案遷移到新的項目、新的任務中去，并且在活動過程中，思考與提煉解決問題的一般規(guī)律；其四表現(xiàn)在比賽過程中，學生能根據(jù)比賽中的實際情況，靈活調整比賽策略，而不是墨守成規(guī)，如WER工程創(chuàng)新賽比賽臨近結束時，可以讓機器人做出自主返回基地的動作，這樣可以拿到20分。

（3）提升思維的獨創(chuàng)性。獨創(chuàng)性指的是思維活動的創(chuàng)造性。要在比賽中脫穎而出，必須充分發(fā)揮自身思維的獨創(chuàng)性，設計出與眾不同的解決方案。這種獨創(chuàng)性包括智能機器人行走路徑的最優(yōu)規(guī)劃、完成任務方案的創(chuàng)新、智能機器人搭建材料的創(chuàng)新、機器人完成任務的程序設計創(chuàng)新、比賽過程中比賽策略的創(chuàng)新。

（4）提升思維的批判性。有些智能機器人比賽項目，已經(jīng)有多年的發(fā)展經(jīng)歷，形成了相對比較穩(wěn)定的解決方案與策略，要想在這樣的項目中勝人一籌，就要求學生必須具有思維的批判性，能夠對固有的、已有的解決方案進行獨立和批判性的思考，從而設計出更加完善與優(yōu)化的解決方案。

（5）提升思維的敏捷性。所有智能機器人比賽項目都是在有限的時間內完成復雜的任務，智能機器人的運動、動作、與其他機器人的對抗、發(fā)生的意外稍縱即逝，這就要求學生在比賽過程中，必須高度集中注意力、快速思考、迅速做出調整，才能最終在比賽中勝出。長此以往，學生思維的敏捷性無疑會得到有效提升。

2.實踐能力的提升

智能機器人比賽實踐型很強，能有效提升學生的實踐能力。

首先，通過智能機器人設計與搭建，可以將自己的想法付諸實施，提升學生理論與實踐相結合的能力。

其次，在比賽準備期間，通過方案調試、修改，可以使自己的想法在實踐中接受檢驗，以確定設計方案的科學性、可行性。

第三，通過比賽，可以檢驗解決問題方案存在的不足，并進行針對性的修改與調整，使實踐能力螺旋式上升。

3.合作能力的提升

大多數(shù)智能機器人比賽項目都要求兩人或以上的同伴來合作完成，如中央電教館組織的“中小學生智能機器人比賽”中，機器人足球（二對二）、能力風暴WER能力挑戰(zhàn)賽、納茵特智能挑戰(zhàn)賽、西覓亞FLL工程挑戰(zhàn)賽、BotBall競賽、二對二機器人籃球等六項賽事均可以有兩名選手參與。這為提升學生的合作能力提供了基礎，表現(xiàn)在：

其一學生必須與同伴合作。在智能機器人學習與比賽的過程中，與同伴之間可以進行合理的分工。如其中一人專攻硬件的搭建，另外一人專攻程序的編寫，這樣的分工與合作，既可以加深對知識的理解和技能的掌握，也有利于增進彼此之間的感情聯(lián)絡。

其二學生要與教師合作。學生要努力完成教師布置的學習任務，另外學生也要善于與教師溝通，勇于提出自己不同的見解。

其三在比賽過程中，要與裁判、工作人員合作。一方面要聽從裁判與工作人員的指令，另外當出現(xiàn)意外情況的時候，也要敢于提出自己的合理要求，從而有利于自己順利完成比賽任務。

4.語言表達能力的提升

在智能機器人項目學習的過程中，學生會接觸大量的新概念、新技術、新原理、新思路，對這些新知識的學習，無疑會豐富學生的知識儲備和語言材料的積累。在項目方案設計的過程中，學生會與同伴、教師不斷討論、修改、完善方案，有時甚至會進行爭論，從而培養(yǎng)了思辨能力。在比賽的過程當中，學生要合理、合法按比賽的要求發(fā)布指令，無疑會提升語言表達的準確性、規(guī)范性和專業(yè)性。

5.抗挫折能力的提升

智能機器人項目的學習與比賽，從來都不是一帆風順的，總是會遇到各種各樣的問題與困惑。比如，找不到合適的解決方案，找不到合適的搭建材料，缺乏程序設計的能力，比賽不順利，甚至失敗。特別是在訓練時任務完成非常出色，但是比賽中由于器材出現(xiàn)問題、環(huán)境不適應、誤操作等原因而未能圓滿完成任務。這些都會使學生產生深深的挫敗感。而學生總是在一次次的失敗、再嘗試的過程中，使自己的抗挫折能力一步步得以提升。

6.學習力的提升

學生一般是自己有興趣或者有特長才會參與到智能機器人項目中去，當學生設計出合適的解決問題的方案、搭建出理想的機器人模型、編寫出高性能的程序、在比賽中順利完成任務時，都能極大提升學生的學習動力。在反復的調試、修改設計方案的過程中，會提升學生的學習毅力。同時，學生在智能機器人項目學習過程中，不斷接觸新知識、新材料、新技術，并且使用這些新的技術來分析問題、解決問題，在此過程中，學生的綜合學習能力也必然會得到有效提升。

三、促進學生發(fā)展的輔導策略

1.注重使活動形成良性循環(huán)

（1）選拔合適的生源。美國哈佛大學教育研究院的心理發(fā)展學家霍華德·加德納的多元智能理論告訴我們，在人類智能的七個范疇中，每位學生所擅長的領域是各不相同的。我們的教育目標，在促使學生能夠全面發(fā)展的同時，還要讓每個學生在其擅長的領域有所突破。因此，在進行生源選拔的過程中，要注意選擇合適的學生參與學習，從而使學習形成良性循環(huán)?？梢允褂萌雽W考試、末位淘汰等方法。

（2）形成梯隊培養(yǎng)的局面。鐵打的營盤流水的兵，要注意在不同的年齡段同時培養(yǎng)，才能使項目長久發(fā)展。從一個地區(qū)來看，既要培養(yǎng)高中學生，同時也應該培養(yǎng)好初中和小學的隊伍；從一個學校來看，既要培養(yǎng)高年級段的學生，也要注意培養(yǎng)低年級段的學生。

（3）考慮培養(yǎng)成果的多樣性。智能機器人比賽最終能獲獎的學生總是有限的，如果太過于功利化，必然會使一些在比賽中未取得好成績的學生失望。因此，智能機器人項目的開展過程中，應該要考慮培養(yǎng)成果的多樣性。除了在智能機器人比賽中獲得好成績以外，要讓學生明白在活動過程中所學到的新知識、所培養(yǎng)的各種能力也會使學生受用終身。此外，在活動過程中培養(yǎng)的優(yōu)秀思維品質也會有助于其他學科的學習。

2.注重學生培養(yǎng)的綜合性

如前所述，智能機器人項目是一項綜合性很強的活動。教師在教學過程中不能僅僅將眼光放在最終比賽的成績，更要關注學生綜合能力的提升。如創(chuàng)新能力的培養(yǎng)、思維能力的培養(yǎng)、計算思維的培養(yǎng)、合作能力的培養(yǎng)、非智力因素的培養(yǎng)等等。

3.注重學習內容的針對性

（1）形成完整的知識系統(tǒng)。智能機器人項目內容繁雜、涉及面廣，并且各內容之間缺乏很強的關聯(lián)度。教師要善于梳理知識的范圍，并且要考慮各內容模塊之間的關系，從而形成完整的知識系統(tǒng)。

（2）思考合適的學習序列。知識的學習、技能的習得有其內在的規(guī)律。只有遵循其規(guī)律，才能事半功倍。智能機器人項目的學習也不例外，應該遵循先簡單后復雜、先基礎再拓展、先硬件后軟件、先模仿再創(chuàng)新的原則。

（3）考慮團隊合作的內容。無論從項目的開展來看，還是從未來對人才的要求來看，團隊合作的能力對學生的成長都至關重要。因此，在活動的開展過程中，要使用小組合作、技術沙龍、項目挑戰(zhàn)等手段，給予學生合作學習的機會，以培養(yǎng)學生的團隊合作能力，形成以老帶新、合作共進的局面。

（4）做好活動的環(huán)境建設。智能機器人項目的開展要注意各種資料的積累工作，從而建設良好活動開展的環(huán)境。有條件的學校可以建設智能機器人活動專用教室。專用教室一方面可用于智能機器人項目的教學，另外一方面也可以陳列機器人比賽中獲得的獎狀、獎杯，還可以陳列學生的優(yōu)秀機器人作品，放置搭建機器人的各種材料，還可以張貼在電子技術、材料技術、計算機技術、人工智能技術等方面有突出貢獻的名人介紹、名人名言。從而形成智能機器人的文化氛圍。

4.注重教學方式的多樣性

（1）集中授課與自主學習相結合。在有條件的情況下，教師可以組織學生集中授課，特別是基礎性的內容以及難度較大的內容，應該以教師集中講授為主。教師還應該布置系統(tǒng)性的學習任務讓學生自學，一方面可以彌補集中授課時間不足的困難，另外一方面也可以培養(yǎng)學生自主學習、主動探索的能力。

（2）基礎課程與拓展課程相結合。在現(xiàn)行的浙教版小學六年級、初中三年級教材中，有關于智能機器人項目的課程，教師應充分利用好基礎課程的資源。如初中三年級的第二章設置了智能機器人的學習內容，通過讓智能機器人完成幾個由簡單到復雜的小任務，來學習制作控制機器人，了解機器人的基本組成，掌握機器人的編程和機器人的一般工作原理。這些智能機器人基礎知識的學習，可以為智能機器人比賽項目打下堅實的基礎。在條件允許的情況下，教師還可以編制智能機器人的拓展課程和選修課程，從而創(chuàng)造條件開展智能機器人活動。

（3）興趣小組與學生社團相結合。教師可以利用課外活動的時間，吸納有興趣有特長的學生，組建智能機器人興趣小組，利用興趣小組，來開展智能機器人項目的教學。另外，也可以鼓勵學生組建智能機器人學生社團，利用社團活動來開展智能機器人活動。

（4）學校教育與社會合力相結合。學校也可以充分挖掘潛力，利用社會的力量來開展智能機器人活動。比如邀請其他學校的智能機器人教師、企業(yè)的技術工程師來給學生講課、培訓。甚至可以采用合作辦學的方式，共同開展智能機器人項目的教學。

智能機器人比賽活動方興未艾，在推動智能機器人技術的發(fā)展、促進學生個性的路上，發(fā)揮著積極的作用。同時，智能機器人項目的開展，也面臨著層層困難，如缺乏固定的場地、沒有固定的課時、學校支持力度不同、缺乏硬件設備、教師水平參差不齊等問題。因此為使活動能順利開展，還需要因地制宜、利用一切可以利用的資源，努力探索發(fā)展新途徑。

參考文獻：

[1]鐘柏昌，王艷霞.配對學習模式在機器人教育中的有效性[J].現(xiàn)代遠程教育研究，2018（3）：66-74.

（編輯：王天鵬）